(57)【要約】    【課題】ノズルの加工容易及び機械強度を高め、部品点数及び組み立ての簡略化を図るとともに、複数方向の燃料噴射であっても、直線的な噴霧形状を形成して良好なエミッションが得られるようにする。    【解決手段】インジェクタ１のノズル１１の底部の中央に半球状或いは円錐状の窪み部１１Ｃが形成され、窪み部１１Ｃに燃料噴孔２２と弁座１２とが形成される。窪み部１１Ｃにおける肉厚が、弁座１２に対応する部位の肉厚と噴孔２２が形成される部位の肉厚を比較したとき噴孔が形成される部位の肉厚の方が薄肉に形成されている。燃料噴孔２２同士の間隔Ｓと噴孔径Ｄとの比Ｓ／Ｄが０．５以下で、燃料噴孔長さＬと燃料噴孔径Ｄとの比Ｌ／Ｄが１以上になるように設定した。【選択図】  図１
2005121034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に有底の筒状部材が取付けられた燃料噴射弁であって、当該有底の筒状部材はその底部の中央に弁体と協動する弁座を備えた窪み部を有し、この窪み部に少なくとも１個の燃料噴孔を有するものにおいて、
前記有底の筒状部材の底部の前記窪み部における肉厚が、前記弁座に対応する部位の肉厚と前記噴孔が形成される部位の肉厚を比較したとき前記噴孔が形成される部位の肉厚の方が薄肉に形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
先端に有底の筒状部材が取付けられた燃料噴射弁であって、当該有底の筒状部材はその底部の中央に弁体と協動する弁座を備えた窪み部を有し、この窪み部に少なくとも１個の燃料噴孔を有するものにおいて、
前記有底の筒状部材の底部は、前記窪み部と筒状周壁との間に肉厚が略一様な環状部を有し、
前記窪み部の始まり部位から中心に向かう特定の範囲に前記底面の外側の面に突出する環状突起部が形成されており、
前記窪み部の中心には噴口形成用の球面部が形成されており、
前記環状突起と球面部との間にくびれ部が形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
電磁力により駆動される球状弁体と複数の燃料噴孔とを持つボディを有する内燃機関用の電磁式燃料噴射弁であって、
燃料噴孔同士の間隔Ｓと噴孔径Ｄとの比Ｓ／Ｄが０．５以下で、燃料噴孔長さＬと燃料噴孔径Ｄとの比Ｌ／Ｄが１以上であることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エンジン等に用いられる内燃機関用の燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用の燃料噴射弁（インジェクタ）は、一般的に電磁力により駆動され、燃料を噴射する噴孔の態様についても種々のものが従来より提案されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１（特開昭６２−８２２６８号公報）に記載の燃料噴射弁では、ピントルタイプにおいて、燃料を計量する噴射孔とその下流で燃料を二つに分けて噴射させる連通空間部（分岐オリフィス）とを別部材により形成し、上記連通空間部の断面積の和と噴射孔・ピントル間の隙間との面積比や、連通空間部の最小孔径と分岐オリフィス噴孔長さとの比を設定して、ベーパ発生防止，調量性の低下防止を図っている。
【０００４】
特許文献２（特開平８−１４４８９５号公報）では、サック部（ノズル部）に複数の噴孔を設けたニードルタイプの燃料噴射弁において、噴孔の内径Ｄｒと噴孔の長さＤｌとの関係をＤｒ×３．０≦Ｄ１に設定して燃料の整流効果を与えている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−８２２６８号公報
【特許文献２】特開平８−１４４８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、一つは、弁体の衝突に対する弁座での機械強度を確保しながら噴孔の加工容易を実現できる燃料噴射弁を提供することにある。
【０００７】
また、これに関連する燃料噴射弁として、燃料を複数方向（少なくとも２方向）に噴射させるために複数の燃料噴孔を設ける方式の燃料噴射弁において、部品点数及び組み立ての簡略化を図るために、燃料を計量する部材と多方向へ噴射する部材とを別部材にすることなく、しかも、直線的な噴霧形状を形成して良好なエミッションが得られるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、基本的に次のように構成する。
【０００９】
すなわち、一つは、先端に有底の筒状部材が取付けられた燃料噴射弁であって、当該有底の筒状部材はその底部の中央に弁体と協動する弁座を備えた窪み部を有し、この窪み部に少なくとも１個の燃料噴孔を有するものにおいて、
前記有底の筒状部材の底部の前記窪み部における肉厚が、前記弁座に対応する部位の肉厚と前記噴孔が形成される部位の肉厚を比較したとき前記噴孔が形成される部位の肉厚の方が薄肉に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
このように構成することで、噴孔については有底筒状の底部の窪み部のうち比較的肉厚を薄くした箇所に形成できるので、噴孔を任意の向きに容易に加工でき、しかも、この噴孔と同じ窪み部に肉厚を比較的厚くして弁座を形成できるので、弁座の機械強度を確保でき、弁体に対する耐衝撃性を高めることができる。
【００１１】
さらに、もう一つは、複数の燃料噴孔を持つボディにシート部（弁座）を形成して、弁体とシート部間の隙間を計量部としたり、また、これに代わって燃料噴孔の和で計量させることにより、一つの部材で計量と多方向噴射機能を持たせ、さらに、噴射燃料の良好なエミッションを実現させる要素として、燃料噴孔同士の間隔Ｓと噴孔径Ｄとの比Ｓ／Ｄが０．５以下で、燃料噴孔長さＬと燃料噴孔径Ｄとの比Ｌ／Ｄが１以上になるように設定した。
【００１２】
このように構成にすれば、燃料噴射弁の開弁時には、噴孔を有するボディ（例えばノズルボディ）により燃料の計量と多方向への燃料の流れが形成され、噴霧の細い棒状化した噴射が行われ、噴射燃料が吸気バルブに向かって直線的な噴霧形状となるため、インテークマニホールド内での壁流防止とともに、良好なエミッションが得られる。
【００１３】
なお、上記Ｓ／Ｄを０．５以上、また、Ｌ／Ｄを１以下としたインジェクタでは、噴霧の広角化により良好なエミッションが得られなくなってしまう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、噴孔及び弁座を有するノズルを加工容易にし、しかも弁体に対する耐衝撃性（機械強度）を高めることができる。また、燃料の計量と多方向へ棒状化した最適噴射を一つの部材（例えばノズル単品）により実現でき、噴射弁の部品点数及び組み立ての簡略化を図ると共に、良好な燃料エミッションが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例に係る燃料噴射弁の縦断面図、図２（ａ）は上記噴射弁に用いるノズル１１の拡大断面図、（ｂ）はそのＡ部拡大断面図である。
【００１７】
本実施例では、１気筒あたり２つの吸気弁を有するエンジンに用いる燃料噴射弁（以下、インジェクションとする）を一例とする。
【００１８】
上記燃料噴射弁の構成を説明する前に、図３及び図４により上記燃料噴射弁の使用形態について説明する。
【００１９】
インテークマニホールド３は、その一端がエンジンヘッド４に取り付けられ、インテークマニホールド３の取り付け位置に吸気ポート６を臨むようにして燃料噴射弁（以下、インジェクタと称する）１が取り付けられている。
【００２０】
インテークマニホールド３の上側にフューエルデリバリパイプ２が支持される。図示されないフューエルタンクの燃料は、フューエルポンプによりくみ上げられ、フューエルフィルタを通りプレッシャレギュレータにより所定の圧力に調整されて、このフューエルデリバリパイプ２に供給される。
【００２１】
フューエルデリバリパイプ２には、エンジンの気筒数に応じた数の枝管部２ａが一体的に接続形成されており、各枝管部と各インジェクタ１の上部が連結されて、フューエルデリバリパイプ２に供給された燃料が各インジェクタ１に分配される。
【００２２】
図４では、インジェクタ１の先端部５がシリンダヘッド４側の吸気ポート６（吸気弁）に向けられ、燃料が２方向へ噴射していることを示している。インジェクタ１の先端部５には複数方向へ燃料を噴射する噴孔（ノズル孔、噴射孔、噴口と称されることもある）が穿けられており、各吸気ポートへ燃料を噴射する取り付け構造になっている。
【００２３】
ここで、図１及び図２を用いて本実施例に係るインジェクタの構成を説明する。
【００２４】
インジェクタ１の磁気回路は、固定鉄心（センタコア）７，外周ケース（ヨーク）８，可動鉄心（プランジャ）９からなる。センタコア７の一部がヨーク８の内側中心部に位置して、そのセンタコア７の外周とヨーク８内周との間に、アウターモールドされた電磁コイル１５が配置されている。
【００２５】
固定コア７は、内部が中空をなして燃料通路が形成され、その一端に燃料フィルタ２５が設けられ、他端に弁体１０付きプランジャ９を閉弁方向に付勢するスプリング１３が内挿され、また、スプリング１３のばね荷重を調整するスプリングアジャスタ１４が設けられている。
【００２６】
電磁コイル１５は、上記した磁気回路を励磁するものであり、外部からの信号をコイル１５に伝えるコネクタ１６，コイル１５を保持するボビン１７，コイル１５を包むアウターモールド１８等でコイル組立体が構成される。
【００２７】
プランジャ９の先端には、ショルダ部２４を介して球状弁体（ボール弁）１０が一体に取り付けられ、プランジャ９の後端にはガイドリング１９が取り付けられている。ガイドリング１９は、プランジャ９の移動時にコア７の内周に沿って案内される。
【００２８】
ヨーク８の下方には、筒型のノズルボディ１１が装着されている。
【００２９】
ノズルボディ１１は、耐食性を有する金属を筒形に成形し、上げ底状の底部１１Ｂの中央部を略半球状（部分球面）に押し出し成形して、この押し出し部に２方向の２つの燃料噴孔（ノズル孔、噴射孔、噴口と称されることもある）２２を設けている。押し出し部の内面には、弁座（シート）１２が形成されている。
【００３０】
このノズルボディ１１の構成を更に詳細に説明する。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、ノズルボディ１１は有底の筒状部材１１Ａとして形成されている。筒状部材１１Ａは、その底部１１Ｂの中央部に、シート１２を備えた窪み部１１Ｃが押し出し形成され、このシート１２は、ボール弁１０（ニードル弁でも可）と協動して弁開閉を行う。
【００３２】
窪み部１１Ｃの底部に前記した燃料噴射口（噴孔）２２が穿孔されている。噴孔２２は、一つであってもよい。窪み部１１Ｃは部分球面、あるいは円錐面で形成されている。図２に示す実施例における２つの噴孔２２は、燃料噴射弁が吸気通路の壁面に取付けられたとき、シリンダの２つの吸気ポートにその中心軸線が向かうように所定の広がり角度を持って配設されている。
【００３３】
また、本実施例に適用される燃料噴射弁の別の態様としては、燃料噴射弁がサージタンクに取付けられる燃料噴射弁として用いられ、この場合、２つの噴孔２２は、サージタンクからシリンダの吸気ポートに接続される独立吸気管の開口に向けて噴霧の軸線が所定の広がり角度を持つように形成されたものでもよい。
【００３４】
また、別の態様では、燃料噴射弁は、シリンダ内に望むように装着される型式でもよく、この場合は１個の噴孔を有する。
【００３５】
有底筒状部材１１Ａの底部１１Ｂの窪み部１１Ｃにおける部材の肉厚Ｔは、弁座１２に対応する部位（閉弁時に接する部位）の肉厚Ｔ１より、噴孔２２が形成される部位の肉厚Ｔ２の方が薄肉に形成されている。
【００３６】
また、底部１１Ｂには、窪み部１１Ｃと筒状周壁１１Ｄとの間に厚さが一様な平板状環状部１１Ｆが設けられている。
【００３７】
また、窪み部１１Ｃの始まり部位から中心に向かう特定の範囲に底部１１Ｂの外側の面に突出する環状突起部１１Ｇが形成されており、窪み部１１Ｃの中央部には、噴孔２２を設けるための球面部（すなわち球状面の曲率に一致する曲面）１１Ｈが形成されており、環状突起１１Ｇと球面部１１Ｈとの間にはくびれ部１１Ｋが形成されている。
【００３８】
これによって、弁体の衝突に対する弁座１２での機械強度を確保しながら、噴孔２２の加工のし易さを確保している。
【００３９】
ノズルボディ１１の内部には、シート上流位置にボール弁１０の移動を案内するガイド２０が設けられている。ガイド２０は、円盤型のチップ形状をなし、その内周がボール弁１０を受け入れるガイド面となり、チップの外周と外底面に複数の燃料通路溝２１が形成されている。
【００４０】
ノズル１１とヨーク８の間には、弁体のストロークを決定するストッパ２３が介在している。
【００４１】
コイル１５が通電されると、コア７，ヨーク８，プランジャ９が励磁され、プランジャ９がコア７側に、スプリング１３の力に反して吸引される。プランジャ９が移動することでボール弁１０も移動して、ノズル１１のシート部１２から離れ開弁する。ここで、プランジャ９は、そのショルダ部２４がストッパ２３に当たるまで移動し、プランジャ９とコア７が直接接触することはない。燃料はフィルタ２５側から供給され、ヨーク８とプランジャ９の間からノズル１１部へ供給される。さらに燃料は、ガイド部材２０とノズル１１の間で構成される溝２１を通り、シート部１２とボール弁１０間に形成される環状隙間及び２つの噴孔２２を通って噴射される。
【００４２】
燃料の計量は、燃料通路のうちの最も断面積が小さい部分で行なわれ、本実施例ではボール弁１０とシート部１２との間の環状隙間により行なうが、これに代えて、噴孔２２のトータル面積により計量部を設定してもよい。
【００４３】
上記構成において、図２（ｂ）に示すように、燃料噴孔２２同士の間隔Ｓと噴孔径Ｄとの比Ｓ／Ｄが０．５以下で、燃料噴孔長さＬと燃料噴孔径Ｄとの比Ｌ／Ｄが１以上になるように設定する。
【００４４】
数値の一例をあげれば次の通りである。
【００４５】
本実施例では、燃料噴孔２２同士は、その中心線同士が交わるよう配置されているため、その間隔も噴孔２２の上流側が狭く下流側が広くなるが、上記Ｓ／Ｄの比のＳは、そのうちの最も狭い間隔を基準とし、一例をあげれば、その間隔Ｓを（０．２±０．０２）ｍｍとしている。ちなみに、噴孔２２同士の広い方の間隔Ｓ′は０．３９ｍｍ、各噴孔２２の径Ｄはφ（０．４１±０．００５）ｍｍ、噴孔２２の長さＬは（０．５±０．０１）ｍｍ、噴孔２２同士の広がり配置角度は７°±０．５°である。
【００４６】
図５及び図６に噴孔２２同士の間隔Ｓと噴孔径Ｄとの比Ｓ／Ｄを０．５以下、燃料噴孔長さＬと燃料噴孔径Ｄとの比Ｌ／Ｄを１以上とする根拠（実験データ）を示す。
【００４７】
図５に示す実験データは、噴霧形状を定量的に評価する分布測定雇を用いてデータを調べたものであり、Ｓ／Ｄを０．５以下、Ｌ／Ｄを１以上としたインジェクタの場合には、ボール弁の開閉動作時、燃料の流れが整流化され、噴霧分布は図６に示すように約８０％の噴霧が棒状化していることがわかる。
【００４８】
一方、Ｓ／Ｄを０．５以上、Ｌ／Ｄを１以下としたインジェクタの場合には、噴孔位置が中心から離れるためボール弁の開閉動作時、燃料の流れが乱れ外に向かって広がる方向へ噴射されるため、噴霧分布は約５０％で噴霧が広角化していることがわかる。
【００４９】
本実施例によれば、噴孔２２については有底筒状の底部の窪み部１１Ｃのうち比較的肉厚を薄くした箇所に形成できるので、噴孔を任意の向きに複数配設したとしても容易に加工でき、しかも、この噴孔と同じ窪み部１１Ｃに肉厚を比較的厚くして弁座１２を形成できるので、弁座の機械強度を確保でき、弁体１０に対する耐衝撃性を高めることができる。また、このような窪み部１１Ｃの肉厚を変える場合にも環状突起部１１Ｇ、球面部（部分球面部）１１Ｈの押し出しにより容易に成形加工できる。
【００５０】
また、燃料の計量と多方向へ棒状化した最適噴射を一つの部材（例えばノズル単品）により実現でき、噴射弁の部品点数及び組み立ての簡略化を図ると共に、良好な燃料エミッションが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例に係るインジェクタの縦断面図。
【図２】（ａ）は上記噴射弁に用いるノズル１１の拡大断面図、（ｂ）はそのＡ部拡大断面図。
【図３】上記インジェクタの取り付け例を示す断面図。
【図４】上記インジェクタの使用形態を示す説明図。
【図５】上記実施例の実験データを示す説明図。
【図６】上記実施例の実験データを示す線図。
【符号の説明】
【００５２】
インジェクタ（燃料噴射弁）、１０…ボール弁、１１…ノズル、１１Ｇ…環状突部、１２…弁座（シート）、２２…燃料噴孔。
【図１】
2005121034.tif 000003
【図２】
2005121034.tif 000004
【図３】
2005121034.tif 000005
【図４】
2005121034.tif 000006
【図５】
2005121034.tif 000007
【図６】
2005121034.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月25日(2005.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に有底の筒状部材が取付けられた燃料噴射弁であって、
当該有底の筒状部材はその底部の中央に弁体と協動する弁座を備えた窪み部を有し、この窪み部に少なくとも1個の燃料噴孔を有するものにおいて、
前記有底の筒状部材の底部は、前記窪み部と筒状周壁との間に肉厚が略一様な環状部を有し、
前記窪み部の始まり部位から中心に向かう特定の範囲に前記底面の外側の面に突出する環状突起部が形成されており、
前記窪み部の中心には噴口形成用の球面部が形成されており、
前記環状突起と球面部との間にくびれ部が形成されていることを特徴とする燃料噴射。
【請求項２】
電磁力により駆動される球状弁体と複数の燃料噴孔とを持つボディを有する内燃機関用の電磁式燃料噴射弁であって、
燃料噴孔同士の間隔Ｓと噴孔径Ｄとの比Ｓ／Ｄが０．５以下で、燃料噴孔長さＬと燃料噴孔径Ｄとの比Ｌ／Ｄが１以上であることを特徴とする燃料噴射弁。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
すなわち一つは、  先端に有底の筒状部材が取付けられた燃料噴射弁であって、当該有底の筒状部材はその底部の中央に弁体と協動する弁座を備えた窪み部を有し、この窪み部に少なくとも1個の燃料噴孔を有するものにおいて、
前記有底の筒状部材の底部は、前記窪み部と筒状周壁との間に肉厚が略一様な環状部を有し、前記窪み部の始まり部位から中心に向かう特定の範囲に前記底面の外側の面に突出する環状突起部が形成されており、前記窪み部の中心には噴口形成用の球面部が形成されており、前記環状突起と球面部との間にくびれ部が形成されていることを特徴とする。